قانون شارل چیست؟
قانون شارل (Charles's Law) بیان میکند که برای مقدار مشخصی از گاز ایدهآل در فشار ثابت، حجم گاز با دمای مطلق آن (بر حسب کلوین) رابطه مستقیم دارد. به عبارت سادهتر، اگر گاز را گرم کنید، منبسط میشود و حجمش زیاد میشود؛ و اگر سرد کنید، منقبض شده و حجمش کم میشود.
فرمول محاسبه T2
رابطه ریاضی قانون شارل به صورت V1/T1 = V2/T2 است. برای محاسبه دمای ثانویه، فرمول زیر استفاده میشود:
- V1حجم اولیه
- T1دمای اولیه (حتما کلوین)
- V2حجم نهایی
مثالهای واقعی
۱. بالن هوای گرم
با روشن کردن مشعل، دمای هوای داخل بالن بالا میرود. طبق قانون شارل، حجم هوای داخل بالن میل به افزایش دارد (چگالی کم میشود) و این باعث صعود بالن میشود.
۲. لاستیک خودرو در زمستان
وقتی هوا سرد میشود (کاهش T)، حجم هوای داخل تایر کمی کاهش مییابد (البته فشار هم تغییر میکند، اما قانون شارل بخش حجم را توضیح میدهد) و لاستیکها ممکن است کمباد به نظر برسند.
۳. آزمایش نیتروژن مایع
اگر یک بادکنک باد شده را درون نیتروژن مایع (دمای بسیار پایین) قرار دهید، حجم آن به شدت کاهش یافته و مچاله میشود.
خطای مرگبار: واحد دما
⚠️ هرگز از درجه سلسیوس استفاده نکنید!
قانون شارل فقط برای دمای مطلق (کلوین) صادق است. استفاده از سلسیوس در فرمول ضرب و تقسیم کاملاً غلط است. مثلا ۲۰ درجه دو برابر ۱۰ درجه نیست، اما ۶۰۰ کلوین دو برابر ۳۰۰ کلوین است.
K = °C + 273.15